细胞与免疫学技术与原理精选PPT.ppt

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1、关于细胞与免疫学技术与原理第1页，讲稿共187张，创作于星期三 细胞工程是指应用细胞生物学和细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞整体水平或细胞器学的步骤，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞水平上，按照人们的意愿来改变细胞的遗传特性和生物学特性，以获得的遗传特性和生物学特性，以获得新新型生物型生物或特种或特种细胞产品细胞产品的一门综合性的一门综合性科学技术科学技术。第2页，讲稿共187张，创作于星期三第一节第一节 细胞融合技术细胞融合技术第3页，讲稿共187张，创作于星期三动物方面动物方面组装鼠组装鼠 美

2、国耶鲁大学教授马格特和美国耶鲁大学教授马格特和彼德斯利用黑毛鼠，白毛鼠，黄毛鼠三彼德斯利用黑毛鼠，白毛鼠，黄毛鼠三种颜色的老鼠的受精卵组装成披着黄百种颜色的老鼠的受精卵组装成披着黄百黑三种颜色的老鼠。黑三种颜色的老鼠。绵山羊绵山羊 英国和美国还组装成功了英国和美国还组装成功了绵羊和山羊的嵌合体，培育出具有绵绵羊和山羊的嵌合体，培育出具有绵羊的卷曲浓密的长毛，山羊式的仰角羊的卷曲浓密的长毛，山羊式的仰角的绵山羊，毛肉兼用。的绵山羊，毛肉兼用。第4页，讲稿共187张，创作于星期三植物方面植物方面薯番茄和番茄薯薯番茄和番茄薯人们用马铃薯和人们用马铃薯和番茄通过细胞融合获得杂种薯番番茄通过细胞融合获得

3、杂种薯番茄和番茄薯茄和番茄薯甘蓝型欧洲油菜甘蓝型欧洲油菜用甘蓝和白菜用甘蓝和白菜的细胞融合使两个物种的染色体的细胞融合使两个物种的染色体组相加，人工合成了甘蓝型欧洲组相加，人工合成了甘蓝型欧洲油菜。油菜。第5页，讲稿共187张，创作于星期三微生物方面微生物方面苏云金杆菌能杀玉米螟，灭苏云金杆菌能杀玉米螟，灭蚊球孢菌有杀蚊子的效能，科学蚊球孢菌有杀蚊子的效能，科学家们将这两种菌的原生质体融合家们将这两种菌的原生质体融合获得了既获得了既能灭蚊又能杀螟的新菌能灭蚊又能杀螟的新菌株。株。第6页，讲稿共187张，创作于星期三这些都是自然进化所不能出现这些都是自然进化所不能出现的新品种，他主要是通过细胞融

4、的新品种，他主要是通过细胞融合技术来实现的。合技术来实现的。细胞融合是细胞工程最基本的核细胞融合是细胞工程最基本的核心技术。心技术。第7页，讲稿共187张，创作于星期三细胞融合（又称体细胞杂交）：细胞融合（又称体细胞杂交）：是指是指用自然或人工方法使两用自然或人工方法使两个或更多个不同的细胞融合成个或更多个不同的细胞融合成一个细胞的过程。一个细胞的过程。并使之分化再并使之分化再生、形成新物种或新品种的技术。生、形成新物种或新品种的技术。第8页，讲稿共187张，创作于星期三融合材料融合材料 植物或微生物原生质体植物或微生物原生质体 动物单个细胞动物单个细胞第9页，讲稿共187张，创作于星期三第1

5、0页，讲稿共187张，创作于星期三生物法生物法仙台病毒法仙台病毒法 19581958年年 日本日本 冈田善雄冈田善雄 紫外光灭活的紫外光灭活的仙台病毒仙台病毒可以诱发艾氏可以诱发艾氏腹水瘤细胞相互融合；也可使两种不同的动腹水瘤细胞相互融合；也可使两种不同的动物细胞之间发生凝集，进而融合成一体。物细胞之间发生凝集，进而融合成一体。动物细胞融合中，仙台病毒为产生细动物细胞融合中，仙台病毒为产生细胞杂种的标准融合剂。胞杂种的标准融合剂。第11页，讲稿共187张，创作于星期三病毒诱导的细胞融合的过程病毒诱导的细胞融合的过程首先是细胞表面吸附许多病毒粒子。首先是细胞表面吸附许多病毒粒子。接着是细胞发生凝

6、集。接着是细胞发生凝集。几分钟至几十分钟后，病毒粒子从细几分钟至几十分钟后，病毒粒子从细胞表面消失。胞表面消失。最后就在这个部位邻接细胞的细胞最后就在这个部位邻接细胞的细胞膜融合，胞浆得以相互交流，最后形成膜融合，胞浆得以相互交流，最后形成融合细胞。融合细胞。第12页，讲稿共187张，创作于星期三病病毒毒诱诱导导的的动动物物细细胞胞融融合合第13页，讲稿共187张，创作于星期三病毒诱导的细胞融合的病毒诱导的细胞融合的缺点缺点制备困难；制备困难；每批病毒融合效价差别比较大，实验的每批病毒融合效价差别比较大，实验的重复性差重复性差；灭活不完全时，有病毒感染的灭活不完全时，有病毒感染的危险危险。融合

7、率较低融合率较低第14页，讲稿共187张，创作于星期三化学法化学法PEGPEG 优点优点：聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEG）来源方便，使用简便）来源方便，使用简便活性稳定活性稳定诱导细胞融合的频率较仙台病毒高达数百倍诱导细胞融合的频率较仙台病毒高达数百倍诱导植物和动物细胞融合诱导植物和动物细胞融合第15页，讲稿共187张，创作于星期三聚乙二醇的作用机理聚乙二醇的作用机理 PEG PEG的水溶性极强，在液相介质中，的水溶性极强，在液相介质中，它的许多醚键带有微弱负电荷；在它的许多醚键带有微弱负电荷；在CaCa2+2+参与下，参与下，PEGPEG将带正电荷的表面蛋白或带将带正电荷的表面蛋白或带负电

8、荷的糖蛋白，通过负电荷的糖蛋白，通过CaCa2+2+桥连在桥连在起，起，使细胞发生聚集、融合。使细胞发生聚集、融合。第16页，讲稿共187张，创作于星期三 PEG PEG的作用与细胞表面结构间形的作用与细胞表面结构间形成离子键有关。成离子键有关。PEG PEG可与水分子借氢键结合，在高可与水分子借氢键结合，在高浓度浓度(50(50)的的PEGPEG溶液中自由水消失，溶液中自由水消失，导致细胞脱水而发生质膜结构的变化导致细胞脱水而发生质膜结构的变化，由此引起细胞融合。由此引起细胞融合。第17页，讲稿共187张，创作于星期三化学诱导法的特点化学诱导法的特点优点：优点：具有细胞融合的通用性；与病毒比

9、较，具有细胞融合的通用性；与病毒比较，容易制备和控制；活性稳定；使用方便。容易制备和控制；活性稳定；使用方便。缺点：缺点：对细胞毒性很大；诱导产生杂交细胞对细胞毒性很大；诱导产生杂交细胞的频率仍在很低水平；不能在显微镜下观的频率仍在很低水平；不能在显微镜下观察细胞的融合过程。察细胞的融合过程。第18页，讲稿共187张，创作于星期三物理法物理法电融合诱导法电融合诱导法概述：概述：在直流电脉冲的诱导下，原生质体在直流电脉冲的诱导下，原生质体质膜表面的质膜表面的电荷和氧化还原电位电荷和氧化还原电位发生改发生改变，使异种原生质体黏合并发生质膜瞬间变，使异种原生质体黏合并发生质膜瞬间破裂，进而质膜开始连

10、接，直到闭合成完破裂，进而质膜开始连接，直到闭合成完整的膜形成融合体。整的膜形成融合体。第19页，讲稿共187张，创作于星期三细 胞细胞膜变薄细胞膜出现微孔细胞膜重新闭合细胞膜不能闭合电脉冲电脉冲电势不断上升电势不断上升达到临界膜电势达到临界膜电势微孔不大微孔不大微孔太大微孔太大第20页，讲稿共187张，创作于星期三细胞电穿孔细胞电穿孔第21页，讲稿共187张，创作于星期三细胞电融合细胞电融合第22页，讲稿共187张，创作于星期三电场诱导的细胞融合电场诱导的细胞融合主要优点：主要优点：融合率高，融合率是融合率高，融合率是PEGPEG的的l00l00倍，对细胞伤害小。倍，对细胞伤害小。操作简便、

11、快速，装置操作简便、快速，装置精巧，方便简单，诱导过程可控制性强，重复精巧，方便简单，诱导过程可控制性强，重复性强。性强。因为是物理刺激，无残余毒性，可免因为是物理刺激，无残余毒性，可免去洗涤过程。去洗涤过程。具有普遍性，可用于动物、植具有普遍性，可用于动物、植物和微生物等各类细胞。物和微生物等各类细胞。可用显微镜或录像可用显微镜或录像观察融合过程，探讨融合机理。观察融合过程，探讨融合机理。第23页，讲稿共187张，创作于星期三缺点：缺点：目前电融合技术存在的主目前电融合技术存在的主要问题是融合细胞存活率低。要问题是融合细胞存活率低。第24页，讲稿共187张，创作于星期三1 1、利用基因定位绘

12、制人类基因图、利用基因定位绘制人类基因图细胞融合技术的应用细胞融合技术的应用第25页，讲稿共187张，创作于星期三(1)(1)小鼠小鼠人杂交细胞人杂交细胞，人染色体，人染色体优先丢失，而只留下一条或少数几优先丢失，而只留下一条或少数几条人的染色体；条人的染色体；(2)(2)染色体分带技术染色体分带技术可以把人与鼠可以把人与鼠的染色体区分开，而且能区别每一的染色体区分开，而且能区别每一根人的染色体；根人的染色体；(3)(3)电泳技术电泳技术可以鉴别不同种动物可以鉴别不同种动物的蛋白和酶。的蛋白和酶。第26页，讲稿共187张，创作于星期三2 2、利用杂交细胞生产活性物质、利用杂交细胞生产活性物质

13、单克隆抗体工业的兴起就是利用单克隆抗体工业的兴起就是利用B B淋巴细胞被特异的抗原刺激后能淋巴细胞被特异的抗原刺激后能应答而分泌特异的抗体的特点同骨应答而分泌特异的抗体的特点同骨髓瘤细胞的长命不死的特点两者融髓瘤细胞的长命不死的特点两者融而为一。而为一。第27页，讲稿共187张，创作于星期三推论：推论：可能利用胰脏细胞生产胰岛素，可能利用胰脏细胞生产胰岛素，利用甲状腺细胞生产甲状腺素，利用利用甲状腺细胞生产甲状腺素，利用垂体细胞生产生长激素、各种促性腺垂体细胞生产生长激素、各种促性腺激素、催乳素以及各种神经激素等。激素、催乳素以及各种神经激素等。还可以利用麝香腺细胞生产麝香。还可以利用麝香腺细

14、胞生产麝香。第28页，讲稿共187张，创作于星期三3 3、生产实践方面的应用、生产实践方面的应用（1 1）在生物医药上的应用）在生物医药上的应用 如：单克隆抗体的生产如：单克隆抗体的生产（2 2）在微生物构建新菌株方面的应用）在微生物构建新菌株方面的应用 第29页，讲稿共187张，创作于星期三 原生质体融合也成了微生物育种的重要手原生质体融合也成了微生物育种的重要手段。乳糖发酵短杆菌和黄色短杆菌是两种重要段。乳糖发酵短杆菌和黄色短杆菌是两种重要的氨基酸生产菌，的氨基酸生产菌，黄色短杆菌是赖氨酸高产菌黄色短杆菌是赖氨酸高产菌株，但生长缓慢，发酵周期长，生产中易染菌株，但生长缓慢，发酵周期长，生产

15、中易染菌，将它与将它与生长快的乳糖发酵短杆菌生长快的乳糖发酵短杆菌融合，得到了融合，得到了新的赖氨酸生产菌，提高了对葡萄糖的转化新的赖氨酸生产菌，提高了对葡萄糖的转化率，发酵周期缩短率，发酵周期缩短4%4%。第30页，讲稿共187张，创作于星期三对酱油酿制来说，曲霉的对酱油酿制来说，曲霉的蛋白酶蛋白酶对对谷氨谷氨酸酸（味鲜）的产量有很大的影响。过去在（味鲜）的产量有很大的影响。过去在改良和培育酱油曲霉菌种时，其主要目的改良和培育酱油曲霉菌种时，其主要目的是增加产酶能力，但由于是增加产酶能力，但由于产蛋白酶高的菌产蛋白酶高的菌株产谷酰胺酶的能力低，而产谷酰胺酶高的株产谷酰胺酶的能力低，而产谷酰胺

16、酶高的菌株产蛋白酶的能力低。菌株产蛋白酶的能力低。人们把高产谷酰胺人们把高产谷酰胺酶和蛋白酶的两株菌原生质体融合，获得酶和蛋白酶的两株菌原生质体融合，获得双高产的优良菌种。双高产的优良菌种。第31页，讲稿共187张，创作于星期三（3 3）在水产动物遗传育种上的应用）在水产动物遗传育种上的应用 科学家把大鳞副泥鳅同鳗尾泥鳅杂交培科学家把大鳞副泥鳅同鳗尾泥鳅杂交培育了融合鱼。育了融合鱼。将鲤鱼囊胚细胞与红鲫鱼卵融合，培育将鲤鱼囊胚细胞与红鲫鱼卵融合，培育了融合鱼苗。这些融合鱼各具两对触须，形了融合鱼苗。这些融合鱼各具两对触须，形态类似鲤鱼。态类似鲤鱼。第32页，讲稿共187张，创作于星期三（4 4

17、）在植物新品种育种上的应用）在植物新品种育种上的应用 萝卜和甘蓝、粉蓝烟草和郎氏烟草、萝卜和甘蓝、粉蓝烟草和郎氏烟草、番茄和马铃薯、烟草和大豆、甘蔗和高粱、番茄和马铃薯、烟草和大豆、甘蔗和高粱、芥菜和紫芸苦等，这些杂种植物采用有性芥菜和紫芸苦等，这些杂种植物采用有性杂交的方法是难以得到的。杂交的方法是难以得到的。我国科学家已培育出普通烟草与黄花我国科学家已培育出普通烟草与黄花烟草、普通烟草与粉蓝烟草、烟草与矮牵烟草、普通烟草与粉蓝烟草、烟草与矮牵牛、烟草与天仙子等种间和属间体细胞杂牛、烟草与天仙子等种间和属间体细胞杂种植株。种植株。第33页，讲稿共187张，创作于星期三（5 5）在发酵工程中的

18、应用）在发酵工程中的应用 日本科学家把两个不同种类的酵母强日本科学家把两个不同种类的酵母强行融合起来，并使融合成的细胞繁殖，制行融合起来，并使融合成的细胞繁殖，制成新的酵母。这一技术为今后改良酵母开成新的酵母。这一技术为今后改良酵母开辟了新途径，把最尖端的生物工程中的细辟了新途径，把最尖端的生物工程中的细胞融合办法应用到传统的酿酒技术中，成胞融合办法应用到传统的酿酒技术中，成为守旧的酿造技术体系革新的一个起点。为守旧的酿造技术体系革新的一个起点。第34页，讲稿共187张，创作于星期三 体细胞融合的技术，如体细胞融合的技术，如今已在动物间实现了小鼠和今已在动物间实现了小鼠和田鼠，小鼠和田鼠，小鼠

19、和 小鸡，甚至于小鸡，甚至于小鼠和人等许多远小鼠和人等许多远 缘和超远缘和超远缘的体细胞杂交。缘的体细胞杂交。第35页，讲稿共187张，创作于星期三利用细胞杂交技术来制备工程细胞生利用细胞杂交技术来制备工程细胞生产活性物质的优点：产活性物质的优点：（1 1 1 1）细胞融合率比较高；）细胞融合率比较高；）细胞融合率比较高；）细胞融合率比较高；（2 2 2 2）操作也比基因工程简单；）操作也比基因工程简单；）操作也比基因工程简单；）操作也比基因工程简单；（3 3 3 3）所产生的蛋白都是已糖基化了的天然蛋白；）所产生的蛋白都是已糖基化了的天然蛋白；）所产生的蛋白都是已糖基化了的天然蛋白；）所产生

20、的蛋白都是已糖基化了的天然蛋白；（4 4 4 4）动物细胞大批量生产技术的发展和改进与细胞内高效）动物细胞大批量生产技术的发展和改进与细胞内高效）动物细胞大批量生产技术的发展和改进与细胞内高效）动物细胞大批量生产技术的发展和改进与细胞内高效表达体系的建立，为动物细胞工程的蛋白生产开辟新途径。表达体系的建立，为动物细胞工程的蛋白生产开辟新途径。表达体系的建立，为动物细胞工程的蛋白生产开辟新途径。表达体系的建立，为动物细胞工程的蛋白生产开辟新途径。第36页，讲稿共187张，创作于星期三第二节第二节动物细胞大规模培养技术动物细胞大规模培养技术 第37页，讲稿共187张，创作于星期三 指人工培养条件下

21、，在动物指人工培养条件下，在动物细胞生物反应器中高密度大量地细胞生物反应器中高密度大量地培养培养有用动物细胞有用动物细胞以生产珍贵以生产珍贵生生物制品物制品的技术。的技术。第38页，讲稿共187张，创作于星期三 体外大规模培养真核细胞要比原体外大规模培养真核细胞要比原核细胞核细胞困难困难得多。得多。无细胞壁，不耐受搅拌，易破碎，无细胞壁，不耐受搅拌，易破碎，营养要求高，生长条件不易控制，增营养要求高，生长条件不易控制，增殖周期长，产品的产量低。殖周期长，产品的产量低。第39页，讲稿共187张，创作于星期三 原核细胞原核细胞经基因工程技术所合经基因工程技术所合成的生物制品，不是分泌型的而成的生物

22、制品，不是分泌型的而是同细胞相结合的，需要破碎细是同细胞相结合的，需要破碎细胞，释出产物，再经浓缩、纯化；胞，释出产物，再经浓缩、纯化；因后加工过程因后加工过程复杂复杂，而使产品的，而使产品的得率受到得率受到损失损失。第40页，讲稿共187张，创作于星期三 真核细胞真核细胞能对其分泌产物能对其分泌产物进行进行修饰修饰，例如二硫键的形成、，例如二硫键的形成、糖甲酰化等，使产物具有完整糖甲酰化等，使产物具有完整的的生物学功能生物学功能。第41页，讲稿共187张，创作于星期三 真核细胞真核细胞可以不断合成和分泌，可以不断合成和分泌，不断收获，后加工过程也相对不断收获，后加工过程也相对简单简单，细胞可

23、以重复利用。因此，利用细胞可以重复利用。因此，利用培养的动物细胞生产的生物制品，培养的动物细胞生产的生物制品，具有很高的市场具有很高的市场价值价值。第42页，讲稿共187张，创作于星期三 目目前前利利用用动动物物细细胞胞大大规规模模培培养养技技术术可可以以生生产产许许多多有有价价值值的的生生物物制制品品，包包括括重重要要的的疫疫苗苗、高高效效的的治治疗疗药药物物和和灵灵敏敏的的诊诊断断试试剂剂等。等。第43页，讲稿共187张，创作于星期三1 1、病毒疫苗：、病毒疫苗：乙肝疫苗（乙肝疫苗（HbsAgHbsAg）、）、脊脊椎灰质炎疫苗（椎灰质炎疫苗（PolioPolio）、）、狂犬疫苗狂犬疫苗（R

24、abiesRabies）等。等。2 2、非抗体疫苗调节剂：、非抗体疫苗调节剂：干扰素干扰素（IFNIFN）、）、白细胞介素（白细胞介素（ILIL）、）、B B细胞生细胞生长因子（长因子（BCGFBCGF）、）、巨噬细胞激活因子巨噬细胞激活因子（MANMAN）、）、T T细胞替代因子（细胞替代因子（TRFTRF）等。等。第44页，讲稿共187张，创作于星期三3 3、多肽生长因子：、多肽生长因子：神经生长因子神经生长因子（NGFNGF）、）、成纤维细胞生长因子（成纤维细胞生长因子（FGFFGF）、）、表皮生长因子（表皮生长因子（EGFEGF）、）、血清生长因子血清生长因子（SFSF）等。等。4 4

25、、酶类：、酶类：组织血纤维溶酶原激活剂组织血纤维溶酶原激活剂 （t-PAt-PA）等。等。第45页，讲稿共187张，创作于星期三5 5、激素：、激素：红细胞生成素（红细胞生成素（EPOEPO）、）、促促黄体黄体 生成素（生成素（LHLH）、）、促滤胞素促滤胞素（FSHFSH）等。等。6 6、肿瘤特异性抗原：、肿瘤特异性抗原：癌胚抗原癌胚抗原（CEACEA）等。等。7 7、单克隆抗体、单克隆抗体（MCABMCAB）。）。8 8、病毒杀虫剂：、病毒杀虫剂：杆状病毒等。杆状病毒等。第46页，讲稿共187张，创作于星期三全球销售额最高的全球销售额最高的6 6大类生物技术药物：大类生物技术药物：1 1、

26、肿瘤治疗药物、肿瘤治疗药物2 2、胰岛素、胰岛素3 3、anti-TNF-anti-TNF-药物药物4 4、促红细胞生成素（、促红细胞生成素（EPOEPO）5 5、-干扰素干扰素6 6、凝血因子、凝血因子 这这6 6大类中有大类中有5 5类都是经哺乳动物细胞表达类都是经哺乳动物细胞表达生产的，只有生产的，只有-干扰素是大肠杆菌和酵母表干扰素是大肠杆菌和酵母表达的。达的。第47页，讲稿共187张，创作于星期三 动物细胞大规模培养和表达，对于生产动物细胞大规模培养和表达，对于生产抗体类蛋白质药物抗体类蛋白质药物具有具有明显优势明显优势：1 1、活性高、稳定性好，占生物技术药物、活性高、稳定性好，占

27、生物技术药物生产方式的生产方式的70%70%以上，能够保证产品中二硫以上，能够保证产品中二硫键多等复杂结构蛋白的活性；键多等复杂结构蛋白的活性；2 2、效率高、成本低，能够提升生物技术药物、效率高、成本低，能够提升生物技术药物的创新能力和竞争力。的创新能力和竞争力。动物细胞大规模培养是当今生物技术药物动物细胞大规模培养是当今生物技术药物生产的主流方式。生产的主流方式。第48页，讲稿共187张，创作于星期三 目前通过动物细胞培养获得生物制品目前通过动物细胞培养获得生物制品的研制，必须依赖的研制，必须依赖3 3个关键技术个关键技术的发展：的发展：（1 1）基因工程和细胞工程的发展；）基因工程和细胞

28、工程的发展；（2 2）大规模动物细胞培养技术和生物反应）大规模动物细胞培养技术和生物反应器开发；器开发；（3 3）产品的分离浓缩和提纯技术的提高。）产品的分离浓缩和提纯技术的提高。第49页，讲稿共187张，创作于星期三大规模动物细胞培养的大规模动物细胞培养的生物反应器生物反应器 第50页，讲稿共187张，创作于星期三1 1、滚、滚 瓶瓶 系系 统统 第51页，讲稿共187张，创作于星期三第52页，讲稿共187张，创作于星期三第53页，讲稿共187张，创作于星期三第54页，讲稿共187张，创作于星期三第55页，讲稿共187张，创作于星期三第56页，讲稿共187张，创作于星期三优点：优点：结构简单

29、、投资少、技术成结构简单、投资少、技术成熟、重演性好，放大只是简单地熟、重演性好，放大只是简单地增加滚瓶数。增加滚瓶数。第57页，讲稿共187张，创作于星期三缺点缺点：滚瓶系统劳动强度大，单位体积提滚瓶系统劳动强度大，单位体积提供细胞生长的表面积小，占用空间大，供细胞生长的表面积小，占用空间大，按体积计算细胞产率低，监测和控制环按体积计算细胞产率低，监测和控制环境条件受到限制。境条件受到限制。第58页，讲稿共187张，创作于星期三2 2、中空纤维管生物反应器、中空纤维管生物反应器 第59页，讲稿共187张，创作于星期三 中空纤维管生物反应器用途较广，既可培养悬浮生长中空纤维管生物反应器用途较广

30、，既可培养悬浮生长中空纤维管生物反应器用途较广，既可培养悬浮生长中空纤维管生物反应器用途较广，既可培养悬浮生长的细胞，又可培养贴壁依赖性细胞，细胞密度最高可的细胞，又可培养贴壁依赖性细胞，细胞密度最高可的细胞，又可培养贴壁依赖性细胞，细胞密度最高可的细胞，又可培养贴壁依赖性细胞，细胞密度最高可达达达达10101010/mlmlmlml数量级。数量级。数量级。数量级。中空纤维反应器示意图中空纤维反应器示意图p-p-p-p-灌注液灌注液灌注液灌注液h-h-h-h-收获液收获液收获液收获液i-i-i-i-管内管内管内管内e-e-e-e-管外管外管外管外 第60页，讲稿共187张，创作于星期三中空纤维

31、培养示意图中空纤维培养示意图第61页，讲稿共187张，创作于星期三 中中中中空空空空纤纤纤纤维维维维管管管管生生生生物物物物反反反反应应应应器器器器已已已已进进进进入入入入工工工工业业业业生生生生产产产产，主主主主要要要要用用用用于于于于培培培培养养养养杂杂杂杂交交交交瘤瘤瘤瘤细细细细胞胞胞胞产产产产生单克隆抗体。生单克隆抗体。生单克隆抗体。生单克隆抗体。第62页，讲稿共187张，创作于星期三中空纤维用聚砜或丙烯的聚合物制成。中空纤维用聚砜或丙烯的聚合物制成。管管壁壁的的厚厚约约50507575mm，海海绵绵状状，富富含含毛毛细管。细管。管径管径200200mm。管管壁壁是是极极薄薄的的半半透

32、透膜膜。它它能能截截留留住住分分子子量量分分别为别为1101104 4、5105104 4 4 4、101010104 4道尔顿三种。道尔顿三种。第63页，讲稿共187张，创作于星期三一个培养筒由数千根中空纤维所组成一个培养筒由数千根中空纤维所组成内室：内室：每根纤维的管内成为每根纤维的管内成为“内室内室”；外室：外室：管与管之间的间隙，可灌流无血管与管之间的间隙，可灌流无血清培养液供细胞生长，成为清培养液供细胞生长，成为“外室外室”。第64页，讲稿共187张，创作于星期三接种的细胞贴附接种的细胞贴附“外室外室”的管壁上，并吸的管壁上，并吸取从取从“内室内室”渗透出来养分，迅速生长渗透出来养分

33、，迅速生长繁殖。繁殖。培养液中的血清输入到培养液中的血清输入到“外室外室”，由于，由于血清和细胞分泌产物（如单克隆抗体）的血清和细胞分泌产物（如单克隆抗体）的分子量大而无法穿透到分子量大而无法穿透到“内室内室”去，只能去，只能留在留在“外室外室”并且不断被浓缩。并且不断被浓缩。第65页，讲稿共187张，创作于星期三细细胞胞生生长长繁繁殖殖过过程程中中的的代代谢谢废废物物都都属属小小分子物质，可从管壁渗进分子物质，可从管壁渗进“内室内室”。一一般般细细胞胞在在接接种种1 13 3周周后后，就就可可以以完完全全充充满满管管壁壁的的空空隙隙。细细胞胞停停止止增增殖殖后后，仍仍可可以以维维持持其其高高

34、水水平平代代谢谢和和分分泌泌功功能能，长长达几个星期甚至几个月。达几个星期甚至几个月。第66页，讲稿共187张，创作于星期三优点：优点：（1 1）培养器体积小，细胞高密度生长；）培养器体积小，细胞高密度生长；（2 2）浓缩产品的功能；）浓缩产品的功能；（3 3）产物纯度高；）产物纯度高；（4 4）自动化程度高，细胞生长周期长。）自动化程度高，细胞生长周期长。（5 5）如果控制系统不受污染，能长期运转。）如果控制系统不受污染，能长期运转。第67页，讲稿共187张，创作于星期三缺点：缺点：由于中空纤维每次生产的消由于中空纤维每次生产的消耗器价格尚贵，如果使用不当会耗器价格尚贵，如果使用不当会增加生

35、产成本。增加生产成本。第68页，讲稿共187张，创作于星期三3 3、细胞培养专用微载体、细胞培养专用微载体 第69页，讲稿共187张，创作于星期三微载体含义微载体含义:微载体指直径在微载体指直径在6060250250mm、能够适用于贴壁细胞生长的微珠。能够适用于贴壁细胞生长的微珠。一般是由天然葡聚糖或者各一般是由天然葡聚糖或者各种合成的聚合物组成。种合成的聚合物组成。第70页，讲稿共187张，创作于星期三第71页，讲稿共187张，创作于星期三微载体培养的优点：微载体培养的优点：1.1.表面积表面积/体积（体积（S/VS/V）大。大。2.2.兼有悬浮培养和贴壁培养两种方法优兼有悬浮培养和贴壁培养

36、两种方法优点。点。3.3.简便的显微镜观察。简便的显微镜观察。能监测出细胞在微能监测出细胞在微珠生长情况。珠生长情况。4.4.培养基利用率高。培养基利用率高。第72页，讲稿共187张，创作于星期三5.5.收获细胞过程不复杂。收获细胞过程不复杂。6.6.放大容易。放大容易。7.7.劳动强度小。劳动强度小。8.8.培养系统占有空间小。培养系统占有空间小。微载体培养细胞是目前公认的最有微载体培养细胞是目前公认的最有发展前途的一种培养模式。发展前途的一种培养模式。第73页，讲稿共187张，创作于星期三二、动物细胞在微载体上二、动物细胞在微载体上贴壁生长机理贴壁生长机理 贴壁依赖动物细胞在微载体表面上贴

37、壁依赖动物细胞在微载体表面上增殖，可分为增殖，可分为贴壁、生长和扩展贴壁、生长和扩展成单层成单层三个阶段。三个阶段。第74页，讲稿共187张，创作于星期三细胞能否在微载体表面贴附，细胞能否在微载体表面贴附，取决于：取决于：1 1、细胞与微载体、细胞与微载体接触的机率接触的机率 2 2、细胞与微载体的、细胞与微载体的相融性相融性 第75页，讲稿共187张，创作于星期三一般操作方式一般操作方式 贴壁期采用低搅拌转速，时搅贴壁期采用低搅拌转速，时搅时停，经数小数后，一旦细胞附着时停，经数小数后，一旦细胞附着于微载体表面，则维持设定的低转于微载体表面，则维持设定的低转速，进入培养阶段。速，进入培养阶段

38、。第76页，讲稿共187张，创作于星期三 微载体表面的理化性质微载体表面的理化性质 动物细胞带动物细胞带负电荷负电荷。微载体表。微载体表面带的是正电荷，由于静电相吸作面带的是正电荷，由于静电相吸作用，使细胞容易贴在微载体表面上。用，使细胞容易贴在微载体表面上。表面光滑的微载体，细胞扩展表面光滑的微载体，细胞扩展成单层的速度快。成单层的速度快。第77页，讲稿共187张，创作于星期三优良微载体具备特性：优良微载体具备特性：1.1.不含有能毒害细胞的成分。不含有能毒害细胞的成分。2.2.与细胞有良好的相容性，使细胞容易与细胞有良好的相容性，使细胞容易 贴贴壁。壁。3.3.密度应略大于培养基，一般要求

39、在密度应略大于培养基，一般要求在1.031.031.051.05之间，最大不宜超过之间，最大不宜超过1.11.1。为什么？为什么？第78页，讲稿共187张，创作于星期三4.4.粒径在粒径在4040120120mm（干态）范围，经生干态）范围，经生理盐水溶胀后增大到理盐水溶胀后增大到6060250250mm，粒度粒度分布要均匀，表面光滑以利于细胞铺展。分布要均匀，表面光滑以利于细胞铺展。5.5.具有良好的光学透明性，便于显微镜观具有良好的光学透明性，便于显微镜观察细胞生长情况。察细胞生长情况。6.6.能在能在PBSPBS中耐中耐120120125125、20203030minmin热热压灭菌。压

40、灭菌。第79页，讲稿共187张，创作于星期三7.7.基质应是非刚性材料，避免在培养过基质应是非刚性材料，避免在培养过程中相互碰撞而损伤细胞。程中相互碰撞而损伤细胞。8.8.不吸收培养基中的营养成分，特别是血不吸收培养基中的营养成分，特别是血清。清。9.9.收获细胞或细胞制品容易，不影响蛋白制收获细胞或细胞制品容易，不影响蛋白制品分离纯化。品分离纯化。10.10.价廉，能重复使用。价廉，能重复使用。第80页，讲稿共187张，创作于星期三4 4、动物细胞的微囊化、动物细胞的微囊化培养技术培养技术第81页，讲稿共187张，创作于星期三动物细胞的微囊化动物细胞的微囊化 微囊化是固定化技术中的一种，它是

41、微囊化是固定化技术中的一种，它是用一层用一层 亲水性的半透膜将酶、辅酶、蛋亲水性的半透膜将酶、辅酶、蛋白质等生物大分子或动植物细胞包围在珠白质等生物大分子或动植物细胞包围在珠状的微囊里，从而使得酶等生物大分子和状的微囊里，从而使得酶等生物大分子和细胞不能从微囊里逸出，而小分子的物质、细胞不能从微囊里逸出，而小分子的物质、培养基的营养物质可自由出入半透膜，达培养基的营养物质可自由出入半透膜，达到催化或培养的目的。到催化或培养的目的。第82页，讲稿共187张，创作于星期三 微囊化细胞的模式图微囊化细胞的模式图第83页，讲稿共187张，创作于星期三 优点：优点：降低剪切力，形成小环境。降低剪切力，形

42、成小环境。动物细胞微囊化后，与游离细胞动物细胞微囊化后，与游离细胞比较，降低了培养时对细胞的剪切力，比较，降低了培养时对细胞的剪切力，微囊里实际上是一种微小的培养环境，微囊里实际上是一种微小的培养环境，与液体培养差不多，能使细胞生长良与液体培养差不多，能使细胞生长良好。好。第84页，讲稿共187张，创作于星期三 提高细胞密度、增加产物浓度和纯提高细胞密度、增加产物浓度和纯度。培养过程中，微囊化能提供很高度。培养过程中，微囊化能提供很高的细胞密度，使得产物浓度增加，纯的细胞密度，使得产物浓度增加，纯度提高。度提高。动物细胞微囊化克服了大规模细胞动物细胞微囊化克服了大规模细胞培养的一些缺点。培养的

43、一些缺点。第85页，讲稿共187张，创作于星期三包埋生物大分子及细胞必备条件：包埋生物大分子及细胞必备条件：1.1.不伤细胞。不伤细胞。微囊化的过程温和，快微囊化的过程温和，快速，不损伤细胞，尽可能在液体状速，不损伤细胞，尽可能在液体状态和生理条件下制备；态和生理条件下制备；2.2.无毒。无毒。微囊化所用的试剂和膜材料必微囊化所用的试剂和膜材料必须对细胞无毒害作用；须对细胞无毒害作用；第86页，讲稿共187张，创作于星期三3.3.保证物质交流。保证物质交流。微囊化所形成的膜必须微囊化所形成的膜必须能使营养物和代谢产物自由通过，膜能使营养物和代谢产物自由通过，膜的孔径可以控制；的孔径可以控制；4

44、.4.足够强度。足够强度。膜应具有足够的机械强度以抵膜应具有足够的机械强度以抵抗培养过程中的搅拌，不至使微囊破裂。抗培养过程中的搅拌，不至使微囊破裂。目前的方法用得最多的是聚赖氨酸目前的方法用得最多的是聚赖氨酸/海藻酸（海藻酸（PLL/ALGPLL/ALG）法。法。第87页，讲稿共187张，创作于星期三聚赖氨酸聚赖氨酸/海藻酸（海藻酸（PLL/ALGPLL/ALG）微囊化微囊化 原理：原理：海藻酸是以海藻酸是以1 1，4 4键连接的聚醛酸，其主要键连接的聚醛酸，其主要成份是成份是甘露糖醛酸甘露糖醛酸和和古罗糖醛酸古罗糖醛酸。当它的水溶。当它的水溶液以钙盐的形式存在时，则成液以钙盐的形式存在时，

45、则成凝胶状态凝胶状态；而用螯；而用螯合剂将钙离子去除后，则海藻酸又回复到合剂将钙离子去除后，则海藻酸又回复到溶液状溶液状态态；当海藻酸钙凝胶用聚赖氨酸处理后，其接触；当海藻酸钙凝胶用聚赖氨酸处理后，其接触部分不再被螯合剂去钙而溶解。部分不再被螯合剂去钙而溶解。第88页，讲稿共187张，创作于星期三微囊化装置及步骤微囊化装置及步骤 ：微囊发生器微囊发生器微囊发生器微囊发生器 为得到一定为得到一定大小、非常均大小、非常均一的微囊，制一的微囊，制备微囊需要微备微囊需要微囊发生器来完囊发生器来完成。成。第89页，讲稿共187张，创作于星期三制备微囊化动物的步骤：制备微囊化动物的步骤：无菌收集动物细胞，

46、离心后用生理盐水洗涤无菌收集动物细胞，离心后用生理盐水洗涤离心收集细胞，加海藻酸钠溶液混合均匀，离心收集细胞，加海藻酸钠溶液混合均匀，成悬浮液；成悬浮液；将悬浮液装入微囊发生器，制成微滴将悬浮液装入微囊发生器，制成微滴第90页，讲稿共187张，创作于星期三凝胶珠悬浮于聚赖氨酸溶液中，凝胶珠悬浮于聚赖氨酸溶液中，凝胶珠悬浮于聚赖氨酸溶液中，凝胶珠悬浮于聚赖氨酸溶液中，使之形成膜；使之形成膜；使之形成膜；使之形成膜；微滴加到微滴加到CaClCaCl2 2溶液中形成凝胶珠溶液中形成凝胶珠凝胶珠用生理盐水洗去残留的凝胶珠用生理盐水洗去残留的CaClCaCl2 2生理盐水洗涤生理盐水洗涤第91页，讲稿共

47、187张，创作于星期三得到动物细胞微囊得到动物细胞微囊凝胶珠加凝胶珠加0.050.05mol/Lmol/L柠檬酸溶液处理柠檬酸溶液处理使半透膜的使半透膜的ALGALG成液态成液态生理盐水洗涤生理盐水洗涤悬浮于培养基中培养悬浮于培养基中培养第92页，讲稿共187张，创作于星期三微囊半透膜的孔径决定因素：微囊半透膜的孔径决定因素：主要由主要由聚赖氨酸的分子量决定聚赖氨酸的分子量决定，一般，一般来说用高分子量的聚赖氨酸（来说用高分子量的聚赖氨酸（PLLPLL）覆覆膜孔径大，膜孔径大，PLLPLL分子量低则孔径小，通分子量低则孔径小，通常使用常使用40000400008000080000分子量的分子量

48、的PLLPLL。PLL PLL溶液的浓度及处理时间、溶液溶液的浓度及处理时间、溶液的的pHpH值及使用温度也会影响膜的孔径。值及使用温度也会影响膜的孔径。第93页，讲稿共187张，创作于星期三微囊机械性能影响因素：微囊机械性能影响因素：海藻酸的海藻酸的纯度高、粘度高容易成囊纯度高、粘度高容易成囊；甘露糖醛酸和古罗糖醛酸的比例会影响甘露糖醛酸和古罗糖醛酸的比例会影响微囊的形成及机械性能。微囊的形成及机械性能。含含古罗糖醛酸多古罗糖醛酸多的海藻酸容易成囊，机械的海藻酸容易成囊，机械性能好，不易破碎。性能好，不易破碎。第94页，讲稿共187张，创作于星期三 微囊化动物细胞的应用微囊化动物细胞的应用

49、1 1、生产药物、生产药物（1 1）单克隆抗体的生产）单克隆抗体的生产 微囊化哺乳动物细胞的主要应用微囊化哺乳动物细胞的主要应用是单克隆抗体的生产。微囊工艺已生是单克隆抗体的生产。微囊工艺已生产以克计的单克隆抗体。微囊膜的孔产以克计的单克隆抗体。微囊膜的孔径可以控制在能截留径可以控制在能截留1010万以上分子量万以上分子量的蛋白质的水平上，能截留单克隆抗的蛋白质的水平上，能截留单克隆抗体在微囊中。体在微囊中。第95页，讲稿共187张，创作于星期三悬浮培养与微囊培养比较悬浮培养与微囊培养比较 第96页，讲稿共187张，创作于星期三 优点：优点：微囊系统更有利于单克隆抗体的生产，微囊系统更有利于单

50、克隆抗体的生产，而且单克隆抗体截留在微囊中，而且单克隆抗体截留在微囊中，培养培养获得的产物浓度和纯度均更高获得的产物浓度和纯度均更高。培养基中血清尤其是那些培养基中血清尤其是那些-蛋白能蛋白能被半透膜排阻在微囊外，被半透膜排阻在微囊外，使纯化更简使纯化更简单。单。第97页，讲稿共187张，创作于星期三（2 2）高值生化药物的生产）高值生化药物的生产 高表达有工业价值的蛋白质的重组高表达有工业价值的蛋白质的重组细胞更多的用微囊化培养。细胞更多的用微囊化培养。例：例：一种在黑色素瘤细胞中表达的分子量为一种在黑色素瘤细胞中表达的分子量为6500065000的重组蛋白用微囊化培养，纯化更简便。的重组蛋